Desalinización: aliviar la carga de la sed

Desde 1900 en adelante, alrededor de 11 millones de personas perecieron como resultado de los efectos generalizados de la sequía. La sequía, un período de precipitación inferior a la media en una región, es un problema mundial creciente. Las consecuencias incluyen la disminución de los niveles de agua dulce, el hambre y las enfermedades.

Importancia de la desalinización a escala mundial

Para sostener a una población en crecimiento, la investigación está empeñada en desarrollar una solución a estos problemas. La perforación de aguas subterráneas y el reciclaje de aguas residuales son ejemplos de soluciones temporales. Entre estas soluciones se encuentra la desalinización. La desalinización es el proceso de forzar el agua salada a través de una membrana por ósmosis inversa, separando el agua dulce de las impurezas. Aunque se usa en lugares como Israel y California, la desalinización aún no se utiliza en el resto del mundo debido a su reputación de consumo masivo de energía.

Un enfoque para reducir costos es sustituir el material principal utilizado en la construcción de la membrana con un material relativamente económico llamado poliamida. Desafortunadamente, esta sustitución tiene otro precio. Se sabe que el cloro es un químico presente en la potabilización del agua para destruir las bacterias, pero el contacto con la poliamida degrada la membrana. Para evitar la degeneración, la extracción de cloro se convierte en un paso adicional en el proceso de desalinización. Sin embargo, cuando no hay cloro, pueden aparecer microbios y obstruir el flujo de agua.

Una posible solución es sustituir la poliamida por óxido de grafeno. El grafeno compuesto tiene una estructura similar al panal. Se predice que este material será más permeable al agua y por lo tanto reducirá la presión requerida para dictar el flujo de agua.

Los científicos de materiales del MIT, Jeff Grossman, Shreya Dave y sus colegas, utilizan este compuesto en su investigación. Los copos de grafeno, que se separan de piezas de grafito, se colocan en agua. Luego, el líquido se extrae mediante filtración al vacío, dejando hojas como remanentes. Los residuos se juntan para crear trozos al unir átomos de carbono y oxígeno. Esta fusión se altera para hacer espacios entre las escamas lo suficientemente grandes como para permitir el flujo de moléculas de agua mientras se impide la sal y otras impurezas. Se comprobó que las moléculas de agua viajan más fácilmente a través de la membrana de grafito que de poliamida. También se infiere que este material puede reducir aún más las demandas energéticas debido a la menor resistencia a las moléculas de agua, aunque esta hipótesis aún no se ha probado. Además, el costo del óxido de grafeno no difiere mucho del precio de la poliamida.

Aplicación de la desalinización en Israel

Hace un par de años, Israel se encontró lidiando con un grave problema de sequía, el peor en 900 años. Para combatir las tierras más secas, Israel exploró una campaña nacional para garantizar la conservación del agua. En 2007, se empezaron a utilizar inodoros y cabezales de ducha de bajo flujo, y el agua de los sistemas de drenaje se recicló para riego. Sin embargo, la mayor mejora se produjo tras la implantación de plantas desaladoras. Como ejemplo, la planta de desalinización de Sorek comenzó a funcionar en octubre de 2013. Está ubicada a diez millas al sur de Tel Aviv y es la instalación de desalinización por ósmosis inversa más grande del mundo.

Siguiendo el flujo presurizado de agua, un problema común en el proceso de desalinización es el costo de limpiar los poros bloqueados de las moléculas que quedan. Edo Bar-Zeev y sus colegas, del Instituto Zuckerberg para la Investigación del Agua de Israel, tuvieron un descubrimiento notable para mejorar la separación entre el agua y los contaminantes. Ellos pusieron en uso piedra de lava porosa por la cual se evita que los microorganismos tengan contacto con las membranas. Esta tecnología mejoró el rendimiento de las plantas desaladoras. Ahora, el 55 por ciento del agua doméstica tiene su origen en las plantas de desalinización.

Discos de aluminio: suministro a países en desarrollo

La investigación adicional se inclina hacia materiales alternativos como los nanotubos de carbono como membrana. El problema subyacente para integrar tales hallazgos es el costo. La aplicación de tales procesos debe ser considerada a nivel global. Hay áreas rurales alrededor del mundo que están menos desarrolladas y pueden no tener los recursos para desarrollar plantas de desalinización para atender otras áreas.

Para contrarrestar ese desafío, Jia Zhu de la Universidad de Nanjing en China y sus colegas trabajaron en fuentes alternativas de energía, como el sol. Sin embargo, depender únicamente del contacto directo con el sol es limitante. La investigación está analizando el uso de materiales absorbibles para aumentar la cantidad de energía de la luz solar. Una posible solución es el uso de discos de aluminio que absorben más del 96 por ciento de la luz solar, el 90 por ciento de la cual se usa para formar vapor de agua. Los estándares de bebida también se cumplen de esta manera. Si se implementa, el aluminio es un material de bajo costo y puede producir agua al mismo ritmo que las plantas desalinizadoras. Sin embargo, debido al agua destilada pura después de la evaporación, la ausencia de minerales como el magnesio y el calcio es una consecuencia. Por lo tanto, esto sirve como una solución temporal, pero no debe usarse a largo plazo.